卫星双向法与卫星测距

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1、第25卷第3期飞行器测控学报Vol.25No.32006年6月JournalofSpacecraftTT&CTechnologyJun.20063卫星双向法与卫星测距112李志刚乔荣川冯初刚(1.中科院国家授时中心·陕西西安·710600;2.上海天文台·上海·200030)摘要卫星双向时间比对是目前远距离台站时间比对精度最高的时间同步技术,时间比对精度达几百皮秒,比GPS共视技术的时间比对精度几乎高一个数量级。中科院国家授时中心根据多台站卫星时间比对经验,提出利用卫星双向比对技术进行卫星测距(称转发器定轨)。实验证明:利用卫星双向技术(卫星需要转发器)进行卫星测距,

2、可得到高精度卫星轨道(内符精度为几厘米)和卫星预报轨道。关键词卫星双向法比对;多台站观测;卫星轨道中图分类号:V556.3文献标识码:ATwoWaySatelliteTimeTransfer(TWSTT)andSatelliteRanging112LIZhi2gangQIAORong2chuanFENGChu2gang(1.NationalTimeServiceCenter,theChineseAcademyofSciences,Xipan,ShaanxiProvince710600;2.ShanghaiAstronomicalObservatory,Shanghai

3、200030)AbstractTWSTT(TwoWaySatelliteTimeTransfer)isamethodofthemostaccuratetimetransferatdistantstations.Theaccuracyisuptoafewhundredpicoseconds(ps).ItsaccuracybyTWSTTismuchbetterthanthatofGPScommonview.Basedontheexperienceoftimetransferonmulti2stations,anewmethodofsatelliterangingwaspr

4、oposedbyNa2tionalTimeServiceCenter,theChineseAcademyofSciences.UsingtheTWSTTmethod,thedistancebetweenstationandsatelliteisdeterminedaccurately.Theresultsfortheabovemethodshowthatsatelliteorbitcanbedeterminedwithhighaccuracywithinafewcentimetersanditissuitableforthepredictionofsatelliteo

5、rbit.KeywordsTwoWaySatelliteTimeTransfer(TWSTT);ObservationwithMulti2Stations;SatelliteOrbit0引言[1]1960年第一次进行卫星时间比对实验,此后,卫星双向时间比对被认为是最有希望的时间同步手段。扩频技术及VAST的应用,大幅度提高了卫星双向时间比对精度,使卫星双向比对从实验阶段进入实[2]用阶段。在卫星双向时间比对的基础上,中科院国家授时中心首先提出了用多台站时间比对同步观测[3,4]卫星,精确地测定地面站到卫星间的伪距。由于同时性观测的优点,既可实现远距离台站间时间同步,又

6、可测定卫星到地面站间距离,用于卫星轨道的确定。1卫星双向法测距原理经典的卫星双向法时间传递(TWSTT)是利用2个时间比对台站同时发送时间信号,由于信号通过相[5]同的路径,信号路径的时延被抵消掉。设A站和B站处于同等地位,A站的主钟秒信号经终端调制后发送给卫星,卫星接收A站的信号后转发给B站,B站解调来自A站的秒信号,用时间间隔计数器测定接收秒信号与B站主钟秒信号之间的时刻差;B站过程与A站上述过程一样,同时A站和B站由时间间隔计数器每秒测定各自终端引起的时延。上述过程的时间关系可用下列公式表示3收稿日期:2006-01-05;修回日期:2006-03-21第一作者

7、简介:李志刚(1943-),男,研究员、博士生导师,主要从事天体测量、高精度时间比对和卫星测、定轨工作,提出了用多台站时间比对归算新方法和用卫星双向技术确定卫星轨道,已用于国家重大项目。2飞行器测控学报第25卷UDRTbRba=Tb-Ta+τa+τb+τS+τb+τa+τsagnac(1)DURTaRab=Ta-Tb+τa+τb+τS+τa+τb+τsagnacUD式中Rij=i站计数器接收到j站的秒脉冲的读数;Ti=i站钟面时刻;τi=i站到卫星时延;τi=卫星到iRTi站的时延;τS=卫星转发器的时延;τi=i站接收机时延;τi=i站发射机时延;